“圧力で鍛える”次世代のiPS人工心筋製造法 -ヒトiPS細胞由来心筋組織の成熟過程を効率化する新技術-

ad

2026-07-24 理化学研究所,京都大学,東京大学,関西医科大学

理化学研究所、京都大学、東京大学、関西医科大学などの共同研究グループは、ヒトiPS細胞由来の三次元人工心筋組織(ECT)に対し、「高圧・短時間・間欠的」な圧力刺激を加える独自の「加圧トレーニング」を開発し、心筋組織を成人心筋に近い成熟状態へ効率よく誘導できることを明らかにした。50kPaの圧力を1日1時間、3日間加えるだけで、心筋細胞の配向性が向上し、ミトコンドリア量やATP産生能、カルシウム制御機能が改善したほか、成人心筋に特徴的な「陽性力頻度関係」を獲得した。単一細胞RNAシーケンス解析では成熟心筋関連遺伝子の発現増加が確認され、血管内皮細胞が圧力刺激を感知して成熟化を促進する重要な役割を担うことも判明した。さらに流体培養を組み合わせることで血管網形成と成熟化が一層進み、心筋梗塞モデルラットへの移植では心機能改善と移植組織の生着を確認した。本技術は、心筋再生医療や創薬・疾患モデルの高度化に大きく貢献することが期待される。

“圧力で鍛える”次世代のiPS人工心筋製造法 -ヒトiPS細胞由来心筋組織の成熟過程を効率化する新技術-
医療応用に向け、より高性能のiPS心筋を実現する加圧トレーニング

<関連情報>

高圧かつ断続的な静水圧は、ヒト多能性幹細胞由来の人工心臓組織の成熟を促進する High and intermittent hydrostatic pressure promotes maturation of engineered cardiac tissues derived from human pluripotent stem cells

Wusiman Maihemuti ∙ Kozue Murata ∙ Takahiro Jimba ∙ … ∙ Seitaro Nomura ∙ Wataru Kimura ∙ Hidetoshi Masumoto
Stem Cell Reports  Published:July 23, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2026.103019

Highlights

  • Hydrostatic pressure promotes structural, functional, and metabolic maturation of hPSC-ECTs
  • Endothelial cells are critical for maturation and vascular network formation
  • Trained ECTs improve cardiac function and myocardial repair after infarction

Summary

The immaturity of human pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hPSC-CMs) and engineered cardiac tissues (ECTs) limits their use in regenerative therapies. Ventricular loading pressure plays a vital role in cardiac repair, prompting the hypothesis that hydrostatic pressure could enhance ECT maturation. ECTs were created by co-culturing hPSC-derived cardiovascular cells with extracellular matrix proteins and subjecting them to intermittent hydrostatic pressure (1 h/day at 50 kPa for 3 days after 2 weeks of pre-culture). This protocol improved cardiomyocyte alignment, mitochondrial content, and metabolic and functional maturation, evidenced by enhanced contractility, calcium flux, and single-cell RNA sequencing. Endothelial cells were critical for these effects, as their absence prevented maturation. Hydrostatic pressure combined with dynamic culture also promoted vascular network formation. Transplanted trained ECTs significantly improved ejection fraction in a rat myocardial infarction model. These findings demonstrate the potential of hydrostatic pressure training to advance ECT maturation and therapeutic application.

医療・健康
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました